一種新型能量轉換系統的製作方法
2023-04-25 19:26:26
一種新型能量轉換系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型能量轉換系統，包括兩兩相連的一熱量集聚機構、一能量轉換機構、一降溫液化機構和一工質循環機構，整個系統符合熱機朗肯循環體系工作原理和熱力學第二定律。其中：所述熱量集聚機構，利用氣液相聯合熱量交換部件技術集聚、轉移自然環境熱源或人工環境熱源中的熱量至工質；所述降溫液化機構，利用一種強制式冷凝器技術實現工質尾氣的有效散熱和液化；所述工質循環機構，利用工質泵和儲液罐，提供工質在封閉體系內周而復始的循環運動可能性；所述能量轉換機構，利用能量轉換組合部件，使進入機構內的工質氣流熱能轉換為機械能，或進而轉換為電能。本發明提供了一種改進的、創新的能量轉換系統，可以利用並不限於各種低品位熱能，並使這種低品位熱能轉變成機械動力做功，連接上發電機就是一種新型的發電系統。
【專利說明】一種新型能量轉換系統
【技術領域】
:
[0001]本發明涉及一種新型能量轉換系統。
【背景技術】
:
[0002]隨著世界能源資源的緊缺、環境汙染的加劇，人們注意並意識到如何開發利用自然界空間、水域中實際上存在著的數量巨大的低品位熱能。這種低品位熱能本質上就是太陽輻射給予地球的熱量，因此取之不盡、用之不竭，最具綠色、清潔、環保和可再生循環。目前世界各國競相投資、全力角逐，企圖在開發利用海洋低品位熱能發電【技術領域】中取得領先地位，這就大大推動了海洋低品位熱能發電技術的快速發展，使這種發電技術已具商業化價值。
[0003]然而現有的海洋低品位熱能發電技術還存在著以下較明顯的缺陷:
[0004](I)海洋中不可避免的狂風巨浪要求這種發電設備、電站廠房的安全係數必須提聞，因此如期投資成本提聞;
[0005](2)海水中幾乎含有自然界的一切元素，因此海水構成對設備的不可避免的嚴重侵蝕，致使投資設備的預期使用周期大大縮短，表現在維修成本提高；
[0006](3)為獲取海洋表層或深層的水源，不僅深潛海下1000米左右的管道固定施工作業極不容易，風險大且成本高，而且利用兩個大功率抽水機系統的自身耗電佔取了該系統發電量的很大部分，因此使整個系統發電效率明顯降低，表現在單位電量成本上升；
[0007](4)季節交替，海水錶層溫度降低將使這種發電方式難以維持，雖有利用太陽能、風能組合的補救設想，但未見得時時有效，因此該類發電系統一年中或一天中的發電效率波動較大、較不穩定；若不考慮儲熱設施，甚至可能形成間歇或停發電事件。
[0008]故此我們清楚地知道，國內外實際上已經有利用海洋低品位熱能的發電技術，也有利用380?90°C範圍內的工廠餘熱的發電技術，更有利用高溫地熱井熱能的發電技術等等，但迄今為止我們尚未聞知有關利用內陸河水或空氣的低品位熱能發電技術，或稱「超低溫發電技術」的實際應用報導——關鍵問題就在於以內陸常溫環境為熱源時，人們幾乎找不到以海深1000米下冷水(4?5°C)作為熱井的對應的合適的內陸冷源，而通常以尾氣和熱井之間必須存在正向溫度梯度為條件的普通冷凝器的技術手段在此環境中完全失效，朗肯循環體系無法建立，因此長期以來人們無法把海洋低品位熱能發電技術直接移植到內陸常溫環境中。
【發明內容】
:
[0009]針對上述問題，本發明提供了一種改進的、創新的能量轉換系統，可以利用低品位熱能，包括自然環境的或人為環境的，並使這種低品位熱能轉變成機械動力做功，連接上發電機就是一種新型的發電系統。
[0010]本發明的技術方案為，包括兩兩相連的一熱量集聚機構、一能量轉換機構、一降溫液化機構和一工質循環機構，整個系統符合熱機朗肯循環體系工作原理和熱力學第二定律。其中:所述熱量集聚機構，利用氣液相聯合熱量交換部件技術集聚自然環境熱源或人工環境熱源中的熱量，使轉移到工質中；所述降溫液化機構，利用一種強制式冷凝器技術實現工質尾氣的有效散熱和液化；所述工質循環機構，利用工質泵和儲液罐，提供工質在封閉體系內周而復始的循環可能性；所述能量轉換機構，利用能量轉換組合部件，使進入機構的工質氣流熱能轉換為機械能，或進而轉換為電能。
[0011]比較好的是，所述熱量集聚機構包括並不限於第一傳感器和用若干管道順序連接的進液閥、液相換熱器、止回閥、電子膨脹閥、進氣閥、氣相換熱器、出氣閥以及在某些應用場合併非必需的熱交換體系的進水(氣)電子調節閥。所述能量轉換機構包括並不限於第二傳感器和用若干管道順序連接的止回閥、進氣閥、噴嘴、氣動部件，出氣閥以及發電機。所述降溫液化機構包括並不限於第三傳感器和用若干管道順序連接的進氣閥、強制式冷凝器、輸液閥。所述工質循環機構，包括並不限於第四傳感器和工質泵輸液閥、工質泵、工質泵進液閥、儲液罐輸液閥、儲液罐和儲液罐進液閥。其中，所述熱量集聚機構的出氣閥和所述能量轉換機構的氣動部件進氣閥通過管道相連，所述能量轉換機構的出氣閥與所述降溫液化機構的進氣閥通過管道相連，所述熱量集聚機構的進液閥與工質泵輸液閥通過管道相連，所述降溫液化機構的輸液閥與儲液罐進液閥通過管道相連，工質泵進液閥又與儲液罐輸液閥通過管道相連。
[0012]比較好的是，所述選取的工質物性符合以下表達式:
[0013]LXM+C1XMX ΔΤ1 = C2XNX Δ T2
[0014]式中:L——工質的相變(氣一液、液一氣)潛熱(kj/kg)；
[0015]M——排出的工質尾氣質量(kg)；
[0016]Cl——排出的工質尾氣比熱(kj/kg.V )；
[0017]ΔΤ1——排出的工質尾氣降溫液化後的溫度差值(V )；
[0018]N——接受工質尾氣散熱的某氣體質量(kg)；
[0019]C2——接受工質尾氣散熱的某氣體比熱(kj/kg.V )；
[0020]Δ T2——接受工質尾氣散熱的某氣體升溫後的溫度差值(V )。
[0021]若接受散熱的某氣體與工質氣體的物性參數相同或相似，且等量(即Cl?C2 ;M ^ N)，則上述表達式可簡化為:
[0022]L/C1 = ΛΤ2 — ΛΤ1 或 ΛΤ2 = L/Cl+ΛΤΙ
[0023]當室溫環境(水或空氣)被視為「熱源」時，上述算式對工質選擇是重要的，即L/Cl必須足夠大。
[0024]比較好的是，所述降溫液化機構，利用一種強制式冷凝器技術，使具有一定能量的工質尾氣本身在強制式冷凝器機構內或壓縮、或膨脹，在膨脹、壓縮過程中造成工質尾氣分子之間和工質尾氣分子與器壁之間的強烈摩擦做功而產生「高熱」，此「高熱」溫度量值大於環境(如某種氣體)溫度量值至少10°c，器壁外流動的氣體藉此把「熱」從工質尾氣中強行拆分、剝離、帶走，而失去「高熱」的工質尾氣分子因此被降溫液化。所述強制式冷凝器包括並不限於經過改進的螺杆膨脹壓縮機、透平膨脹壓縮機等能使工質尾氣分子熱量獲得拆分、剝離、帶走的任何器械、部件，其形式可以是機械的、電子的、化學的。
[0025]比較好的是，所述第一、第二、第三、第四傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器的其中一種、二種或三種。
[0026]比較好的是，所述氣動部件包括常見的汽輪機、螺杆膨脹發動機、壓縮機氣缸、氣動馬達、外燃發動機(斯特林)等任何其他形式的氣動部件。
[0027]本發明系統的最大特點是，在通常的熱機循環體系中廢除了藉助於尾氣和熱井之間必須存在正向溫度梯度為條件的普通冷凝器的技術手段，而採用尾氣或膨脹、或壓縮，分子間強烈摩擦做功發熱，熱被器壁外某種氣體拆分、剝離、帶走的強制式冷凝器技術。由於工質物性參數L/C1足夠大，因此被拆分、剝離、帶走的「熱」的溫度量值高於外部環境或器壁外某種氣體的溫度量值，所以從能量轉換機構的氣動部件排出的工質尾氣能很好地獲得散熱、液化，於是從自然環境或人為環境「熱源」中取得熱量並汽化、升溫升壓的工質才能持續不斷地推動氣動部件轉子轉動(如果有轉子的話)，低品位熱能便這樣獲得轉換而發出電來。這種能量轉換系統不僅發電穩定、可自動調控，而且不受季節交替、晝夜輪轉的環境溫度變化影響；具有建造成本低、運行成本也低，清潔環保、可循環再生，便於推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面，參照附圖，對於熟悉本【技術領域】的人員而言，從對本發明方法的詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特徵和優點將顯而易見。
[0029]圖1是本系統的主要機構連接框圖。
[0030]圖2是在圖1基礎上的進一步的結構框圖。
[0031]圖3是關於強制式冷凝器的工作原理圖。
[0032]我們都知道開爾文-普朗克對熱力學第二定律表述得非常簡潔明了，他們在作出正確判斷時聰明地避開了對從熱源吸熱後如何不使之全部轉變為功的散熱手段不做評述和說明，這為後人的發明留下了廣闊的創造空間，也是我們在本發電系統中獲得應用的一個亮點。但是很長一段時間，直至目前，人們習慣於利用普通冷凝器技術作為等壓冷凝手段，並死板地奉為金科玉律，而不知道有強制式冷凝器技術。
[0033]強制式冷凝器是這樣一種裝置，它可以利用金屬結構或非金屬結構，外部可以是圓柱形或矩形，內部進氣口可以旋轉或不旋轉，進出管道反之可以不旋轉或旋轉，旋轉的動力可藉助工質尾氣本身所具有的能量或利用功率合適的小型電機。尾氣進入強制式冷凝器後或壓縮、或膨脹，造成尾氣分子之間和尾氣分子與器壁之間強烈摩擦做功而產生高熱，器壁外流動的氣體藉此把「熱」從尾氣中強行拆分、剝離、帶走，而失去「熱」的尾氣便獲得降溫液化，從而達到尾氣在經過強制式冷凝器時又散熱又液化的作用。這與傳統火力發電技術或海洋低品位熱能發電技術慣用的以熱交換形式為特點的冷凝器達到的效果是相同的，但形式不同；明顯不同點在於通常以熱交換形式為特點的冷凝器，其尾氣溫度必須高於熱井、環境(水或空氣)溫度，必須有一個自然的溫度梯度，這樣「熱」就遵循熱力學第二定律指出的從高溫物體向低溫物體自發移動，「熱」被轉移到了熱井、常溫環境(水或空氣)，失去「熱」的尾氣自身被降溫液化；但強制式冷凝器利用其特有的機構，必須使強行拆分、剝離出來的「熱」抬高到足以向外散熱的量值，即必須使T2彡T+10°C (T2——因摩擦而產生高熱的溫度量值；T——為接受散熱的氣體溫度量值或外環境溫度量值)，因此選擇的工質必須要符合以下算式:LXM+C1XMX ΔΤ1 = C2XNX Λ T2，從而使原本看似與環境溫度間不存在自然的溫度梯度、不可能傳熱的狀態，出現了正向溫度梯度，使「熱」獲得順利轉移，失去「熱」的尾氣被降溫液化。
【具體實施方式】
[0034]本發明一種新型能量轉換系統，由四大主要機構組成:熱量集聚機構1、能量轉換機構2、降溫液化機構3和工質循環機構4。熱量集聚機構I，利用了獨立或混合的氣液相聯合熱量交換的有效技術，集聚自然環境熱源或人工環境熱源中的熱量，並使轉移到工質中，因此各種已知熱能都是它集聚的對象，如海洋、江河、湖泊、地熱井的各種水源所含的熱能，我們周圍空氣中所含的熱能，太陽光所含的熱能，工農業生產過程中所產生的「餘熱」熱能，以及石油、煤、天然氣、沼氣等燃燒所含的熱能等。降溫液化機構3，主要利用了一種強制式冷凝器的有效技術，使工質尾氣進入冷凝器後或壓縮、或膨脹，在膨脹、壓縮過程中造成工質尾氣分子之間和工質尾氣分子與器壁之間強烈摩擦做功而產生「高熱」，此「高熱」溫度量值大於環境(如某種氣體)溫度量值至少10°C，器壁外流動的氣體藉此把「熱」從工質尾氣中強行拆分、剝離、帶走，而失去「熱」的工質尾氣便獲得降溫液化，從而達到工質尾氣在經過強制式冷凝器時又散熱又液化的作用。
[0035]進一步參考圖2所示,本系統中的熱量集聚機構I是由進液閥11、液相換熱器12、止回閥13、電子膨脹閥14、進氣閥15、氣相換熱器16、出氣閥17以及熱交換體系的進水(氣)電子調節閥和(溫度、壓力、流量)第一傳感器18等組成，除熱交換體系的進水(氣)電子調節閥和第一傳感器18外，其它組成部分按順序用管道連接。其中，所述氣液相聯合熱量交換部件是熱量集聚機構主體部件，是本發電系統獲得能量的來源，可以是任何導熱性良好的金屬材料，也可以是任何改良的導熱性良好的非金屬材料，通常根據自然環境熱源或人為環境熱源特徵製成不同的形狀，如可以是亞字形熱量交換聯合器，或扭扁管式熱量交換聯合器，或圓管式熱量交換聯合器，或板式熱量交換聯合器，或它們的不同組合，可帶散熱片或不帶散熱片。氣液相聯合熱量交換部件中空處是工質液體或工質氣體和熱源液體或氣體流動的通道。於是在氣液相聯合熱量交換部件內部，自然環境熱源或人為環境熱源與工質進行有效的熱量交換，使之低溫的工質氣化、溫度上升逼近環境熱源的溫度量值而獲得能量。
[0036]降溫液化機構3是由進氣閥25、強制式冷凝器26、輸液閥27以及(溫度、壓力、流量)第三傳感器28等組成，除第三傳感器28外其它組成部分按順序用管道連接；其中，所述強制式冷凝器是降溫液化機構的主體部件，是本發電系統的關鍵，可以利用金屬結構或非金屬結構，外部可以是圓柱形或矩形，內部進氣口可以旋轉或不旋轉，進出管道反之可以不旋轉或旋轉，旋轉的動力可藉助工質尾氣本身所具有的能量或利用功率合適的小型電機。
[0037]能量轉換機構2是由進氣閥19、噴嘴20、氣動部件21、出氣閥22以及(溫度、壓力、流量)第二傳感器23和發電機24等組成，除第二傳感器23和發電機24外其它組成部分按順序用管道連接。其中，所述氣動部件是能量轉換機構的第一主體部件，發電機是能量轉換機構的第二主體部件。
[0038]工質循環機構4是由儲液罐進液閥29、儲液罐30、儲液罐出液閥31、工質泵進液閥32、工質泵33、工質泵出液閥34以及第四傳感器35等組成，除第四傳感器35外其它組成部分按順序用管道連接；其中，所述工質泵是工質循環機構的主體部件，可以選用密封性好、噪音小、效率高、使用周期長、更換維修方便的各類合適的泵機。作為本熱機循環體系的工質，除應優選對環境友好、對大氣層破壞少、價格較低的基本條件外，所選擇的工質物性還需符合以下的算式:LXM+C1XMX ΔΤ1 =C2XNX Λ T2，因此R717，R744等是可選擇的對象。選定工質後則需選擇相應的四大機構和連接管道的材料種類，以減少工質對選用材料的腐蝕破壞。
[0039]本發明的目的是這樣實現的:作為本熱機循環體系的低溫工質在熱量集聚機構I內和來自自然環境或人為環境的「熱源」進行某種形式的熱量交換而取得熱量，汽化並升溫升壓；當一定量已經升溫升壓的工質汽體通過噴嘴調節進入到能量轉換機構2的氣動部件21內，如汽輪機，就具有推動汽輪機轉子轉動的能力；由於存在著重要的前提條件，當降溫液化機構3的強制式冷凝器使得汽輪機排出的工質尾氣被降溫液化，於是這種轉動便成為可持續進行的能力，保證連續的工質氣流在能量轉換機構2內膨脹做功得以實現。若能量轉換機構2中的氣動部件21連接上發電機24就可以使發電機連續地輸出電流。
[0040]本發明的實質是，電子控制電路獲得環境和體系溫度、壓力、流量等反饋信號後，觸發工質泵33按設定要求運轉，調節輸出合適的工質液體流量；進入熱量集聚機構I內的液相換熱器12、氣相換熱器16的工質，與自然環境熱源或人為環境熱源的水或空氣或陽光照射下的某種熱源進行熱量交換而獲得能量而氣化，升溫升壓；氣化並升溫升壓後的工質從噴嘴20直接進入能量轉換機構2內的氣動部件21的進口端進行膨脹做功，並瞬間通過氣動部件的出口端進入連通的降溫液化機構3的強制式冷凝器26內；工質尾氣中多餘的熱量被器壁外某種氣體拆分、剝離、帶走，被降溫的工質液體從強制式冷凝器26底部的輸液閥27匯合流入到工質循環機構4內的儲液罐30的輸入端，儲液罐和工質泵進液閥是連通的，工質泵33的連續運轉保證本系統熱交換和膨脹做功持續進行。
[0041]本發明的工作原理是，低溫工質在熱量集聚機構I中與從自然環境熱源或人為環境熱源熱交換獲取熱量後形成「高溫」、高壓氣流，「高溫」、高壓氣流在能量轉換機構2內膨脹做功或轉換為電能；由於降溫液化機構3的強制式冷凝器強行拆分、剝離、帶走工質尾氣的「熱」，因而不僅工質尾氣中的一部分未能利用的熱量得到順利的散發，而且失去「熱」的工質尾氣被理想地降溫液化，低品位熱能的利用獲得成功。
[0042]本發明系統的工質狀態變化是這樣的:低溫工質液體流入液相聯合熱量交換部件12，與自然環境或人為環境中的熱源進行熱交換獲得熱量升溫，升溫的工質液體通過電子膨脹閥14作用，以氣液兩相狀態進入氣相聯合熱量交換器16，再次與自然環境或人為環境中的熱源進行熱交換獲得熱量氣化、升溫升壓。熱量集聚機構I內的氣液相聯合熱量交換部件進口端流入的是工質液體，出口端流出的是已經氣化並升溫升壓的工質氣體。經過升溫升壓後的工質氣體進入能量轉換機構2內膨脹做功輸出機械動力，或連接發電機24，帶動發電機轉子軸轉動發電。膨脹做功後的工質氣體獲得降溫降壓，降溫降壓的工質氣體進入降溫液化機構3的強制式冷凝器26內，工質尾氣分子摩擦做功而產生的熱量被器壁外的某種流動氣體拆分、剝離、帶走，失去熱量的工質尾氣分子被降溫液化，液化的工質通過輸液閥27流入到工質循環機構的儲液罐30，儲液罐與工質泵連通，如此在工質泵33的作用下工質作定向循環流動，周而復始。
[0043]本發明的有益效果是鮮明的。綜合氣液相集熱轉換技術、強制式冷凝器技術，突破了低溫發電的技術瓶頸，化解了以常溫環境為熱源而無法利用尾氣和熱井之間必須存在正向溫度梯度為條件的普通冷凝器來獲得散熱、液化的世界性難題；不僅拓展了海洋低品位熱能發電的應用範圍，使可利用的溫度範圍更大、更寬，而且由於可利用的溫度範圍擴大，從而使本發明技術系統的發電效率明顯提高。同時強制式冷凝器自身耗電相比用水泵抽水的耗電少很多，因此發電系統實際輸出電量增加，單位成本降低。應用本發明的發電技術系統，將可以改變目前世界範圍內能源緊缺的狀況和環境汙染的問題。
[0044]本發明的發電技術可以應用於超低溫餘熱發電領域，可以應用於(中)低溫光熱發電領域，可以應用於(中)低溫地熱井發電領域，也可以應用於海洋低品位熱能發電領域，更可以應用於前人尚未開拓的內陸水域、空間的常溫熱源發電領域，並且能有效地改進現有粗獷型低溫發電的模式，提高低溫發電的效率，達到進一步節能減排的可能。本發明的優點還在於本發電系統建造成本低，運行成本也低。按目前物價估算，建造成本約為水力發電站、火力發電站(包括治汙附屬設備)建造成本的1/2?1/3，是光伏、風力等其他發電設備所不能比擬；運行成本(包括維護修理成本)也是所有發電系統中最小。而且本發明的系統可以根據環境熱源的不同，或建造大型的系統，或建造小型的系統。
[0045]例1、普通型方案
[0046]本方案適用於一般熱源場合，包括利用自然界環境熱源或人為環境熱源，如工廠餘熱，而熱源的水或氣體需要通過抽水泵或抽氣機動作輸入氣液相聯合熱交換部件內，故稱為普通型方案。
[0047]熱量集聚機構1、能量轉換機構2、降溫液化機構3和工質循環機構4按順序用管道連接。即熱量集聚機構I內的進液閥11、液相換熱器12、止回閥13、電子膨脹閥14、進氣閥15、氣相換熱器16、出氣閥17，和能量轉換機構2內的進氣閥19、噴嘴20、氣動部件21、出氣閥22，和降溫降壓機構3內的進氣閥25、強制式冷凝器26、輸液閥27，最後和工質循環機構4內的進液閥29、儲液罐30、儲液出口閥31、工質泵進液閥32、工質泵33、液泵出液閥34按上述順序用管道連接形成一個閉式迴路。作為本熱機循環體系的工質在工質泵33帶動下在迴路內形成定向流動循環，周而復始。
[0048](溫度、壓力、流量)第一傳感器18安裝在氣液相聯合熱交換部件上，(溫度、壓力、流量)第二傳感器23安裝在氣動部件的出口處，(溫度、壓力、流量)第三傳感器安裝在強制式冷凝器26出口處，第四傳感器安裝在工質泵出口處及儲液罐上；發電機24的轉子軸與氣動部件21的中心轉動軸連接。
[0049]當自然環境或人為環境中的熱源(水或某種氣體)通過電子調節閥進入氣液相聯合熱量交換部件同時，工質泵33啟動，於是儲液罐30內的工質被泵入液相聯合熱量交換部件12，液體工質在設計合理的熱交換器內充分地吸收自然環境或人為環境中的熱量，當溫度升高後的液體工質通過電子膨脹閥進入氣相聯合熱量交換部件16，氣化為「高溫」、高壓氣體，「高溫」、高壓工質氣流通過噴嘴調節作用在氣動部件21的葉輪上(若有葉輪話)，使氣動部件21的中心軸轉動，若氣動部件21的中心軸連接的是發電機24的轉子軸，導線切割磁力線，於是發電成功。氣動部件21的出口端與強制式冷凝器26的進口端連通，並由輸液閥27連接管道返入儲液罐30，如此完成工質的一個閉式循環。由於工質泵的不斷運轉，吸熱氣化、做功、降溫液化，整個過程不斷進行，周而復始。
[0050]本發明的特點，在本方案中任何溫度彡25±10°C的自然環境或人為環境都可以設為熱源，並利用強制式冷凝器化解找不到相對應合適低溫源的難題，使本方案隨處可以實施，顯得那麼的簡單、容易。
[0051]例2、節電高效型方案
[0052]本方案相對例I稱為節電高效型，因為它不需要抽水或抽氣，減少了抽水或抽氣的耗電，所以節電高效。適合於水溫常年在25?10°C以上，有一定水位梯度，或有一定流速的山區河道，也適合於輸出有一定位差、一定壓力的工廠餘熱型中的水流或氣流。
[0053]本方案系統與例I基本相同，發電模式也相同，所不同的是在如何取得熱源水或氣體的工藝上。本方案中，氣、液相聯合熱量交換部件12、16是直接置於流動的河水中，因此氣、液相聯合熱量交換部件12、16的熱交換體系的進水(氣)側需做相應改變，不需要利用電子調節閥，而根據水的流速來重新確定換熱面積。
[0054]例3、低溫光熱儲水型方案
[0055]本方案相對例I稱為低溫光熱儲水型，因為在解決緯度較高、溫度較低地區的熱源問題上增加了儲熱設施和光場設施。特別適合於光照長、水源不理想的內陸環境，或雖有充足水源、但晝夜溫度差值較大的海洋或湖泊河流環境。
[0056]本方案系統與例I基本相同，發電模式也相同，所不同的是在對外界熱源的幹預和準備上。本方案中，光場聚焦鏡陣利用有陽光的白天聚焦加熱儲水池中的水溶液。儲水池中的水溶液就是本系統的熱源，一般儲水池至少要有兩個，它將被循環使用。儲水池的大小和光場的面積需根據實際發電功率而定，目的為使本系統晝夜都能獲得穩定的發電。在水量充足地區，只要一個儲水池就夠了，不需要在水中添加儲熱劑。從儲水池抽出的水，被氣、液相聯合熱量交換部件12、16抽取熱量後就可直接排入到海洋或湖泊河流的另一端。
[0057]例4、地熱井方案
[0058]本方案適用於中低溫地熱井的環境。
[0059]本方案系統與例I相似，但氣液相聯合熱量交換部件將根據地熱井出水情況做出改變，或把氣液相聯合熱量交換部件直接置於地熱井自動冒出的水池內，或用泵抽地熱井水至氣液相聯合熱量交換部件的熱交換體系的進水側。若該地熱井屬於中低溫地熱井，水溫常年恆定在90?28°C，這是中低溫地熱井穩定發電的理想條件。但需要考慮的是，由於地熱井水中富含礦物質元素，氣液相聯合熱量交換部件內部容易結垢影嚮導熱，其表面應作某種特殊處理並定期清洗，除去結垢。
[0060]前面提供了對較佳實施例的描述，以使本領域內的任何技術人員可使用或利用本發明。對這些實施例的各種修改對本領域內的技術人員是顯而易見的，可把這裡所述的總的原理應用到其他實施例而不使用創造性。因而，本發明將不限於這裡所示的實施例，而應依據符合這裡所揭示的原理和新特徵的最寬範圍。
【權利要求】
1.一種新型能量轉換系統，包括兩兩相連的一熱量集聚機構、一能量轉換機構、一降溫液化機構和一工質循環機構，整個系統符合熱機朗肯循環體系工作原理和熱力學第二定律。其中: 所述熱量集聚機構，利用氣液相聯合熱量交換部件技術集聚、轉移自然環境熱源或人工環境熱源中的熱量至工質； 所述降溫液化機構，利用一種強制式冷凝器技術實現工質尾氣的有效散熱和液化；所述工質循環機構，利用工質泵和儲液罐，提供工質在封閉體系內周而復始的循環運動可能性； 所述能量轉換機構，利用能量轉換組合部件，使進入機構內的工質氣流熱能轉換為機械能，或進而轉換為電能。
2.根據權利要求1所述的一種新型能量轉換系統，其特徵在於: 所述熱量集聚機構包括並不限於第一傳感器和用若干管道順序連接的進液閥、液相換熱器、止回閥、電子膨脹閥、進氣閥、氣相換熱器、出氣閥以及在某些應用場合併非必需的熱交換體系的進水(氣)電子調節閥。 所述能量轉換機構包括並不限於第二傳感器和用若干管道順序連接的止回閥、進氣閥、噴嘴、透平機，出氣閥以及發電機。 所述降溫液化機構包括並不限於第三傳感器和用若干管道順序連接的進氣閥、強制式冷凝器、輸液閥。所述工質循環機構，包括並不限於第四傳感器和輸液閥、工質泵、儲液罐和進液閥。其中，所述熱量集聚機構的出氣閥和所述能量轉換機構的氣動部件進氣閥通過管道相連，所述能量轉換機構的出氣閥與所述降溫液化機構的進氣閥通過管道相連，所述熱量集聚機構的進液閥與工質泵輸液閥通過管道相連，所述降溫液化機構的輸液閥與儲液罐進液閥通過管道相連，工質泵進液閥又與儲液罐輸液閥通過管道相連。
3.根據權利要求1所述的一種新型能量轉換系統，其特徵在於: 所述選取的工質物性符合以下表達式: LXM+C1XMX ΔΤ1 = C2XNX Δ T2 式中:L——工質的相變(氣一液、液一氣)潛熱(kj/kg)； M——排出的工質尾氣質量(kg)； Cl——排出的工質尾氣比熱(kj/kg.V )； ΔΤ1——排出的工質尾氣降溫液化後的溫度差值(V)； N——接受工質尾氣散熱的某氣體質量(kg)； C2——接受工質尾氣散熱的某氣體比熱(kj/kg.V )； ΔΤ2——接受工質尾氣散熱的某氣體升溫後的溫度差值CC )。 若接受散熱的某氣體與工質氣體的物性參數相同或相似，且等量(即Cl?C2 ;M?N)，則上述表達式可簡化為: L/C1 = ΔΤ2-ΔΤ1 或 AT2 = L/C1+AT1 當室溫環境(水或空氣)被視為「熱源」時，上述算式對工質選擇是重要的，即L/C1必須足夠大。
4.根據權利要求1所述的一種新型能量轉換系統，其特徵在於: 所述降溫液化機構，利用一種強制式冷凝器技術，使具有一定能量的工質尾氣本身在冷凝器機構內或壓縮、或膨脹，在膨脹、壓縮過程中造成工質尾氣分子之間和工質尾氣分子與器壁之間的強烈摩擦做功而產生「高熱」，此「高熱」溫度量值大於環境(如某種氣體)溫度量值至少10°c，器壁外流動的某種氣體藉此把「熱」從尾氣中強行拆分、剝離、帶走，而失去高熱的工質尾氣分子因此被降溫液化。 所述強制式冷凝器包括並不限於經過改進的螺杆膨脹壓縮機、透平膨脹壓縮機等能使工質尾氣分子熱量獲得拆分、剝離、帶走的任何器械、部件，其形式可以是機械的、電子的、化學的。
5.根據權利要求1所述的一種新型能量轉換系統，其特徵在於: 所述第一、第二、第三、第四傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器的其中一種、二種或二種。
6.根據權利要求1所述的一種新型能量轉換系統，其特徵在於: 所述氣動部件包括常見的汽輪機、螺杆膨脹發動機、壓縮機氣缸、氣動馬達、外燃發動機(斯特林)等任何其他形式的氣動部件。
【文檔編號】F01K25/00GK104454049SQ201410740587
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】忻元敏 申請人:忻元敏